Điều khiển công suất cho đường lên (từ MS đến BS) DS-CDMA là
một yêu cầu hệ thống rất quan trọng vì hiệu ứng gần-xa. Trong trường hợp này, cần
có một dải động để điều khiển khoảng chừng 80 dB. Ở đường xuống, không yêu
cầu điều khiển công suất trong hệ thống đơn tế bào, từ đó các tín hiệu được truyền
cùng nhau và thay đổi cùng nhau. Tuy nhiên trong hệ thống đa tế bào, nhiễu giao
thoa từ các ô bên cạnh làm giảm sự độc lập từ vị trí các ô đã cho và do đó làm giảm
hiệu suất. Như vậy, phải sử dụng điều khiển công suất trong trường hợp này để làm
giảm sự giao thoa giữa các ô .
2.3.2 Điều khiển công suất phân tán và tập trung
Một bộ điều khiển tập trung có tất cả các thông tin về các kết nối được thiết
lập và độ lợi kênh, và điều khiển tất cả các mức công suất trong mạng hay một
phần của mạng. Điều khiển công suất tập trung theo yêu cầu tín hiệu điều khiển
phạm vi rộng trong mạng và không thể ứng dụng trong thực tế. Chúng có thể sử
dụng để đưa ra giới hạn về hiệu suất của thuật toán phân tán.
Bộ điều khiển phân tán chỉ điều khiển công suất của một trạm phát đơn và
thuật toán chỉ phụ thuộc vào nội bộ, như SIR hay độ lợi kênh của người sử dụng đặc
biệt. Những thuật toán này thực hiện tốt trong trường hợp lý tưởng, nhưng trong các
hệ thống thực tế có một số hiệu ứng không thích hợp như :
- Tín hiệu đo và điều khiển làm mất thời gian dẫn đến thời gian trễ trong hệ
thống
- Công suất phát hợp lý của máy phát bị hạn chế bởi giới hạn vật lý và sự
lượng tử hóa. Những hạn chế bên ngoài khác như công suất phát cực đại trên một
kênh đặc biệt tác động đến công suất ra.
- Chất lượng là một sự đo đạc chủ quan và cần phải tận dụng sự đo đạc
khách quan hợp lý.
2.3.3 Phân loại điều khiển công suất theo phương pháp đo
Theo phương pháp đo, kỹ thuật điều khiển công suất được phân thành 3 loại:
- Trên cơ sở cường độ
- Trên cơ sở SIR
- Trên cơ sở BER
Trên cơ sở cường độ, cường độ một tín hiệu đến BS từ MS được đánh giá để
xác định là nó cao hơn hay thấp hơn cường độ mong muốn. Sau đó BS sẽ gởi lệnh
để điều khiển công suất cao hơn hay thấp hơn thích hợp.
Trên cơ sở SIR, phương pháp đo là SIR khi mà tín hiệu bao gồm nhiễu kênh
và nhiễu giữa các người sử dụng. Điều khiển công suất dựa vào cường độ dễ thực
hiện hơn điều khiển công suất dựa vào SIR, nó phản ánh hiệu suất sử dụng hệ thống
tốt hơn như: QoS và dung lượng. Một vấn đề quan trọng gắn với điều khiển công
suất dựa vào SIR là có khả năng gây hồi tiếp dương làm nguy hiểm đến sự vững
Hình 2.2. Phân loại kỹ thuật điều khiển công suất công suất
vàng của hệ thống. Hồi tiếp dương xuất hiện trong trừơng hợp khi một MS dưới sự
chỉ dẫn của BS đã tăng công suất của nó và điều đó lặp lại với các MS khác. Trong
trường hợp có N-MS trong hệ thống, điều này làm tê liệt cả N-MS.
Trong điều khiển công suất dựa vào BER, BER được định nghĩa là một số
lượng trung bình của các bit lỗi so với chuỗi bit chuẩn. Nếu công suất tín hiệu và
nhiễu là hằng số thì BER là hàm của SIR, và trong trường hợp này thì QoS là tương
đương. Tuy nhiên, trong thực tế SIR là hàm thời gian và như vậy SIR trung bình sẽ
không tương ứng với BER trung bình. Trong trường hợp này, BER là cơ sở đo đạt
chất lượng tốt hơn.
2.3.4 Điều khiển công suất vòng kín, điều khiển công suất vòng hở
Tồn tại ba phương pháp điều khiển công suất sau đây:
Điều khiển công suất vòng hở
Điều khiển công suất nhanh vòng kín gồm điều khiển công suất vòng
trong và điều khiển công suất vòng ngoài.
Điều khiển công suất vòng hở thực hiện đánh giá gần đúng công suất đường
xuống của tín hiệu kênh hoa tiêu dựa trên tổn hao truyền sóng của tín hiệu này.
Nhược điểm của phương pháp này là do điều kiện truyền sóng của đường xuống
khác với đường lên nhất là do fading nhanh nên sự đánh giá sẽ thiếu chính xác. Ở
hệ thống CDMA trước đây, người ta sử dụng phương pháp này kết hợp với điều
khiển công suất vòng kín, còn ở hệ thống WCDMA phương pháp điều khiển công
suất này chỉ được sử dụng để thiết lập công suất gần đúng khi truy cập mạng lần
đầu.
Phương pháp điều khiển công suất nhanh vòng kín như hình (2.3). Ở phương
pháp này BS (hoặc MS) thường xuyên ước tính tỷ số tín hiệu trên can nhiễu thu
được SIR và so sánh nó với tỷ số SIR đích (SIR_đích). Nếu SIR_ướctính cao hơn
SIR_đích thì BS (MS) thiết lập bit điều khiển công suất để lệnh cho MS (BS) hạ
thấp công suất, trái lại nó ra lệnh MS (BS) tăng công suất. Chu kỳ đo-lệnh-phản ứng
này được thực hiện 1500 lần trong một giây ở cdma2000. Tốc độ này sẽ cao hơn
mọi sự thay đổi tổn hao đường truyền và thậm chí có thể nhanh hơn fading nhanh
khi MS chuyển động tốc độ thấp.
Hình 2.3. Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín
Giaûi traûi
phoå Thu
RAKE Ño chaát löôïng
coâng suaát daøi
haïn
Ño SIR
So sánh và
quyết định
Tạo bít đi
ều khiển
công suất
SIR ñích
So saùn
h vaø
quyeát ñònh
Chaát
löôïng ñích
Ghép bit điều
khiển công suất
vào luồng phát
Voøng ngoaøi
Voøng trong
Tín hieäu
baêng goác
thu
Kỹ thuật điều khiển công suất vòng kín như vậy được gọi là vòng trong cũng
được sử dụng cho đường xuống mặc dù ở đây không có hiện tượng gần xa vì tất cả
các tín hiệu đến các MS trong cùng một ô đều bắt đầu từ một BS. Tuy nhiên lý do
điều khiển công suất ở đây như sau. Khi MS tiến đến gần biên giới ô, nó bắt đầu
chịu ảnh hưởng ngày càng tăng của nhiễu từ các ô khác. Điều khiển công suất trong
trường hợp này để tạo một lượng dự trữ công suất cho các MS trong trường hợp nói
trên. Ngoài ra điều khiển công suất đường xuống cho phép bảo vệ các tín hiệu yếu
do fading Rayleigh gây ra, nhất là khi các mã sửa lỗi làm việc không hiệu quả.
Điều khiển công suất vòng ngoài thực hiện đánh giá dài hạn chất lượng
đường truyền trên cơ sở tỷ lệ lỗi khung FER hoặc BER để quyết định SIRđích cho
điều khiển công suất vòng trong.
Hình (2.4a) cho thấy hoạt động của điều khiển công suất đường lên ở một
kênh fading ở tốc độ chuyển động thấp của MS. Các lệnh điều khiển công suất sẽ
điều khiển công suất của MS tỷ lệ nghịch với công suất thu được (hay SIR) tại BS.
Nhờ đảm bảo dự trữ để chỉnh công suất theo từng nấc, nên chỉ còn một lượng
fading nhỏ và kênh trở thành kênh hầu như không fading (nhìn từ phía BS).
